[發(fā)明專利]一種能夠形成自旋極化注入的有機電致發(fā)光器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910067597.0
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN101661995A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫洪波;馮晶;張丹丹
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/54;G01R31/26;G01M11/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機電致發(fā)光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種引入具有磁性的過渡族金屬氧化物、能夠形成自旋極化注入的有機電致發(fā)光器件。

技術(shù)背景

二十一世紀(jì)是信息技術(shù)高速發(fā)展的時代，伴隨著數(shù)字化多媒體技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，人們對顯示技術(shù)的要求越來越高。要將大量的信息及時、準(zhǔn)確的傳遞給其他人，顯示技術(shù)成為其間不可缺少的一個環(huán)節(jié)，因此，作為信息產(chǎn)品終端的顯示器，占有越來越重要的地位。但是現(xiàn)有的顯示器，已經(jīng)跟不上科技的發(fā)展，人們更迫切需要更高性能的平板顯示器件(FPD)。

FPD是顯示技術(shù)今后的主要發(fā)展方向。平板顯示器件目前主要有LCD、VFD、PDP、OLED、FED和ELD等。平板顯示器件普遍比較薄、能耗低、輻射也較低。在上述這些器件中，LCD在便攜式顯示器市場中得到了廣泛的應(yīng)用，但也存在諸如亮度低、響應(yīng)速度慢、溫度特性差、自身不能發(fā)光必須依賴背光源或環(huán)境光等缺點，隨著人們對于顯示終端的要求越來越高，促使科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界研究制造性能更高、成本更低廉的顯示器件。有機電致發(fā)光器件(OLED)具有在全色顯示，液晶的背光源和固態(tài)照明應(yīng)用等方面的潛在優(yōu)勢，是近二十年多來顯示技術(shù)當(dāng)中研究的熱門領(lǐng)域。有機電致發(fā)光技術(shù)具有功耗小，主動發(fā)光，視角廣，響應(yīng)速度快，可實現(xiàn)柔性顯示，成本低等優(yōu)點被認(rèn)為是最有希望取代LCD成為下一代平板顯示主流的技術(shù)之一。

盡管OLED自身具備很多優(yōu)勢，而且有機電致發(fā)光顯示器在材料壽命、驅(qū)動、亮度、彩色化和柔性等方面均有較大的進展。但其產(chǎn)業(yè)化進程低于人們的預(yù)料，其原因主要是在該領(lǐng)域研究中尚有許多關(guān)鍵問題沒有真正得到解決，其效率問題仍是被關(guān)注的熱點。在熒光發(fā)光器件中，通常只有單線態(tài)激子輻射復(fù)合發(fā)光，而單線態(tài)和三線態(tài)激子的形成比例為1∶3，即單線態(tài)激子比例僅為25％，從而限制了器件的外量子效率的提高。盡管從器件的材料、界面勢壘、載流子注入的平衡等各方面出發(fā)可以在一定程度上提高器件的效率，但是也無法打破熒光發(fā)光中這個理論的限制。從激子形成的物理機制出發(fā)，通過磁場效應(yīng)改變單線態(tài)激子的形成比例，是更大程度的提高器件的效率的一條有效途徑，即基于載流子的自旋極化注入增加單線態(tài)激子的比例。在有機電致發(fā)光器件中，注入的電子或者空穴的自旋狀態(tài)是隨機的，所以形成兩種激子即單線態(tài)和三線態(tài)的比率為1∶3。當(dāng)在外加磁場下形成空穴(電子)的自旋極化注入時，此時空穴(電子)的自旋狀態(tài)不再是隨機的，而是變成和磁場的方向一致，這樣自旋極化注入的載流子形成單線態(tài)激子的比例就會增多，通過外加磁場下載流子的自旋極化注入來較大程度的提高器件的發(fā)光效率是當(dāng)前用來提高器件的熒光電致發(fā)光效率的一個重要手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠形成自旋極化注入的高效率有機電致發(fā)光器件。

本發(fā)明具體內(nèi)容是把一種高自旋極化率的過渡族的金屬氧化物引入到有機

電致發(fā)光器件中，在外加磁場的作用下，使注入的載流子在通過該高自旋極化率

的金屬氧化物時形成載流子的自旋極化注入來提高器件的發(fā)光效率。

本發(fā)明使用真空蒸發(fā)沉積技術(shù)在潔凈的襯底上依次蒸鍍陽極、包括高自旋極化率的過渡族金屬氧化物四氧化三鐵在內(nèi)的各個有機功能層以及陰極，各層薄膜厚度和生長速率均由膜厚控制儀(上海光澤真空儀器生產(chǎn))進行控制。器件的電致發(fā)光譜、亮度以及電流、電壓特性分別采用美國PR655亮度、Keithley-2400電流-電壓測試儀組成的測試系統(tǒng)進行同步測量。所有的測試都是在室溫大氣中進行的。本發(fā)明主要分為以下幾部分內(nèi)容：

1、基于磁性材料作為摻雜劑的有機電致發(fā)光器件

此技術(shù)方案的特征在于使用一種具有高自旋極化率的磁性氧化物Fe₃O₄作為摻雜劑來形成載流子的自旋極化注入，具體涉及兩種器件結(jié)構(gòu)I和II，都包括透明陽極ITO，有機功能層及陰極。

結(jié)構(gòu)I中的有機功能層包括空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層，其特征在于：空穴注入層是部分摻雜的，由主體材料和摻雜材料采用共蒸的方法制作，摻雜材料為Fe₃O₄，摻雜材料與主體材料的體積比為1∶4～2∶1。

常用的空穴注入層材料是星狀爆炸物三苯胺、星型的多胺、聚苯胺、酞箐銅，這里優(yōu)選為星狀爆炸物三苯胺4，4’，4”-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine(m-MTDATA)。